Resumen articulo biomimetismo

Bruno Arturo López Pacheco

Licenciatura en Tecnología

Biología General

Biomimetismo y bioinspiración como herramientas para el diseño en la innovación de materiales y sistemas

La naturaleza como una escuela para la ciencia de materiales.

Los científicos se han maravillado con la forma en que se encuentran los materiales naturales, y sirven de inspiración para ciencias como la química, biología, física e ingenierías. La naturaleza provee arquitecturas, sistemas y funciones, estas características han surgido debido a la selección natural. La característica mas notable de que estas propiedades en los materiales y formas, es que se repiten en más organismos o situaciones, tal es el caso de los caparazones de los crustáceos, y los huesos o los tejidos de los dientes en invertebrados.

Estas formas tienen un alto grado de sofisticación y muestran un patrón definido. La creación de los materiales en la naturaleza es un proceso que depende del tiempo, seleccionando también el material correcto dependiendo de la función, este material se hace con los recursos que se tienen a la mano en ese instante.

Un avance para los químicos es poder elaborar nuevas posibles construcciones para todos los componentes químicos en el momento preciso de los recursos disponibles en ese momento. Como siempre, los resultados de la evolución convergen en los constituyentes limitados o principios. Por ejemplo, un único componente puede tomar diferentes funciones en el mismo organismo.

Un ejemplo de esto es la cutícula de los artrópodos, que es una combinación de proteínas, quitina y cristales de calcita.

En una manera no selectiva, un avance de los químicos de materiales ha sido el de organizar el material mineral in vitro, usando como plantillas fases ordenadas de ácidos nucleicos, proteínas y polisacáridos.

Los materiales naturales son sistemas integrados que realizan diferentes funciones y tienen varias propiedades, a menudo se controla por un sistema versátil de matrices de sensores. En biosystems, un alto nivel de integración asocia tres aspectos: la miniaturización para dar un máximo de funciones en un pequeño volumen, la hibridación entre los componentes inorgánicos y orgánicos optimizando posibilidades complementarias y las funciones y jerarquía.

Existe un campo llamado “química de materia organizada” que muestra los materiales artificiales prometedores, sus aspectos clave están relacionados con la construcción controlada de conjuntos orgánicos- inorgánicos texturizados por plantillas directas o sinérgicas.

Para lograr un verdadero avance en estas tecnologías, se deben de comprender los principios básicos de los organismos y estudiar sus propiedades químicas y físicas de su medio para controlar la forma, tamaño y compactación de los objetos.  

Arquitectura jerárquica

La química supramolecular estudia moléculas complejas y conjuntos resultantes de una perfecta sintonización de las interacciones intermoleculares. Procesos altamente estereoespecíficos existen en biología: fijación de sustrato-receptor, la respuesta inmune de antígeno-anticuerpo, el código genético presente en procesos biológicos como en la invasión de la célula de un virus, señales de neurotransmisores y reconocimiento celular. Estos ejemplos biológicos inspiran y estimulan la investigación, de hecho, los sistemas catalíticos ya muestran propiedades cercanas a las naturales como la rapidez y selectividad.

Se han creado también técnicas de impresión molecular que ofrecen nuevas oportunidades en la cromatografía, catálisis, inmunoanálisis y biosensores. Los anticuerpos y las enzimas son las biomoléculas que se usan normalmente en la química analítica o bioquímica para detectar o cuantificar moléculas especialmente reconocidas por un receptor. Las biomoléculas son muy caras y su capo de aplicación es limitado. Un nuevo enfoque es crear dentro de un material sintético, impresiones de una molécula tomando el rol de un receptor específico. Las funciones complementarias, combinando configuraciones óptimas y espacio restringido se añaden. El producto final imita a la selectividad biológica por reconocimiento molecular, pero con la ventaja de la estabilidad y un menor costo.

...